基于云服务的振动压路机压实过程作业质量监控系统研究

发布时间：2020-06-18 02:48

【摘要】：中国高速公路总里程已达到了13.1万公里,位居世界第一,极大地促进了中国经济的发展。但仍存在部分高速公路建成短期内出现质量问题,其主要原因之一是施工过程中压实质量缺少过程控制,压实质量采用“取芯抽检”的“事后检测”评价方法,存在“以点代面”的问题;施工过程中的工艺参数和机器作业参数不能在线监控,一旦存在压实质量问题,补偿困难大、成本高;压实作业质量数据不能追溯,压实质量无法溯源。因此,压实质量在线连续监测已成为行业关注的热点,但现有的研究还处于起步阶段,迫切需要研究振动压路机压实过程工艺参数和作业参数的在线监测和评价方法,实现压实质量的连续监控和历史参数的追溯,对提高公路建设施工管理水平和效率、建设质量具有重要意义。根据现有路基、路面压实工艺及其施工方法,提出了基于碾压遍数、温度、速度和压实度的在线压实质量控制参数,以局域网为机群数据共享方式和互联网为数据远程传送的数据传送方式,构建了基于云服务平台的压实过程中压实质量监控总体方案,设计了基于局域网WIFI和互联网3G通信技术的压实过程机群作业质量监控系统,为压实过程的工艺参数和工作参数的采集、传送和分析提供了基础。针对压实过程动态定位高精度的要求,提出了基于卡尔曼滤波、Turboedit和消除传播路径误差相结合的单基站GPS RTK优化算法,通过标定试验对比分析优化前和优化后的结果,表明优化算法提高了定位精度,满足JT/T1127-2017的cm精度的定位要求。针对压实过程多机联合作业工况下压实遍数监控要求,采用GPS RTK技术进行高精度定位,联合像素点位分析法和栅格法来计算压实遍数,并用于工程施工试验,结果表明,该方法实现了碾压轨迹、碾压遍数和碾压速度的在线监控,解决了多机协同作业中的漏压、欠压和过压问题,达到了压实质量的“过程控制”目的。针对压实过程中压实度大小的实时连续检测要求,利用谐波法和LabVIEW构建了压实度在线检测分析系统,结合实际工程条件下压实度在线检测的试验研究,修正了传统CCV计算公式,建立了CCV值与压实度的线性模型,相关系数高于JT/T 1127-2017规定要求,可以利用CCV值准确地评价压实度大小,实现了压实过程中压实度大小的实时连续检测。结合RTK GPS的高精度定位和CCV值,可为路面压实度的欠压、过压和均匀性评价提供依据。根据沥青路面施工工艺对碾压温度的要求,以及现有沥青路面压实过程中温度阵列检测法存在采样点少、受环境影响大导致测量数据失真的问题,提出了一种旋转式温度连续检测方法,用STM32单片机、红外温度传感器、湿度传感器和风速仪构建了沥青路面温度的连续区域检测装置。考虑了环境温度、风速、湿度等环境影响因素,采用粒子群法与神经网络法建立了在环境多因素影响下的温度测量补偿预测模型,温度的测量误差1.60%,提高了温度测量的准确性,满足沥青路面碾压过程的温度测量要求,并实现了工程应用。为解决压实过程机群作业数据的实时处理、共享和存储问题,采用IaaS+PaaS的组合云交付模型,实现了基于云服务的压实过程质量评价系统,施工过程的所有采集数据存储于云中心,用于对历史施工过程、施工参数、施工工艺进行回溯和重放。在工程项目中对云压实平台功能进行了验证,实现了压实、摊铺作业过程的实时监控和追溯功能,方便了不同用户及时查看施工质量指标,为路面施工过程质量的过程控制与管理提供了手段。基于云平台的压实过程质量监控系统的研究,为路面的数字化施工及其质量监控提供了平台和参考,为公路建设过程中的机械化施工和质量控制提供了一种质量保障手段。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U415.521
【图文】：

核子密度

图 1.3 核子密度法立弹性波波速与被测对象的密度的关系，不能给实的疏密进行大致的描述。探地雷达法[10-13]是利用来衡量孔隙率，从而评价压实度，可以实现无损检索阶段。实检测方法，也称智能压实方法，是指装配压实在骨料基层或者沥青路面材料等进行压实的一种方法安装位置如图 1.4 所示，垂直安装在振动压路机振路机在碾压过程中振动轮竖向振动响应信号来建立的有 CMV 法、日本酒井(SAKAI)的 CCV 法、BOM振动谐波分量法，二者差别是利用的谐波分量不同实度的增加，振动轮与碾压材料间的作用力将增大

示意图,加速度传感器,安装位置,示意图

路机振动轮；2 加速度传感器；3 内机架；4 外机架；5 图 1.4 加速度传感器安装位置示意图实检测方法检测上，集中在基于谐波的振动检测方法[16-20]，根据压实程度之间的相关关系来检测路面的压实度值，其压实度增加，振动轮上将产生谐波，谐波幅值比与压以对整个碾压面进行全面实时的压实质量控制。不同号来评定路面压实度值的方法上存在差异，目前智能与控制。

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